طراحی شبکه توزیع محصولات غذایی فاسدشدنی به دلیل فسادپذیری، عدم‌قطعیت تقاضا و برگشت محصول، یکی از مسائل مهم در مدیریت زنجیره تأمین است. هدف این پژوهش، ارائه یک مدل ریاضی چندهدفه برای طراحی شبکه توزیع مواد غذایی فاسدشدنی با در نظر گرفتن ابعاد اقتصادی، زیست‌محیطی و اجتماعی است. اهداف مدل شامل کمینه‌سازی هزینه‌های اقتصادی، کاهش مصرف سوخت و انتشار کربن در بعد زیست‌محیطی و افزایش اشتغال و توسعه منطقه‌ای در بعد اجتماعی است. مدل پیشنهادی با لحاظ عدم‌قطعیت تقاضا و نرخ برگشت محصول و همچنین استفاده از توزیع وایبل برای مدل‌سازی طول عمر محصولات، به‌صورت یک مدل برنامه‌ریزی عدد صحیح مختلط چنددوره‌ای فرموله شد. برای حل مدل، از دو روش برنامه‌ریزی آرمانی و محدودیت اپسیلون تکامل‌یافته استفاده و عملکرد آن‌ها با بهره‌گیری از شاخص MID مقایسه شد. به‌منظور اعتبارسنجی، مدل در شرکت صنایع غذایی نامی‌نو پیاده‌سازی شد. نتایج نشان داد روش محدودیت اپسیلون تکامل‌یافته نسبت به برنامه‌ریزی آرمانی، جواب‌های کاراتر و متوازن‌تری ارائه می‌دهد. همچنین تحلیل حساسیت بیانگر آن بود که افزایش تقاضا و نرخ برگشت محصول موجب افزایش هزینه‌های شبکه و پیامدهای زیست‌محیطی می‌شود، در حالی که شاخص اجتماعی تنها در صورت نیاز به احداث کارخانه جدید تغییر می‌یابد. نتایج مطالعه موردی نیز نشان داد مدل پیشنهادی با انتخاب مناسب مکان کارخانه، تخصیص بهینه جریان محصولات و انتخاب وسیله حمل‌ونقل، ضمن کاهش هزینه‌ها و انتشار آلاینده‌ها، سطح خدمت‌رسانی و عملکرد اجتماعی شبکه را بهبود می‌بخشد. بنابراین، مدل ارائه‌شده می‌تواند به‌عنوان ابزاری مؤثر برای تصمیم‌گیری‌های راهبردی در طراحی شبکه توزیع محصولات غذایی فاسدشدنی مورد استفاده قرار گیرد.